人类是如何做到发射一个光子，检测它的速度的？

Question

如题所述

Answer 1

科学仪器。

按照麦克斯韦电磁学，光是电磁波，是交变电磁场，真空速度为30万公里每秒，物质速度的极限。我们所说的光，是肉眼可见的电磁波，波长在380~780nm。实际上动物可以看更长的电磁波。狗可以看到部分红外线外的电磁波，在黑暗森林里面，狗提前发现危险并作出警报。

纯粹用电磁波，部分物理现象，没法解释，比如光电效应就是这么回事。光射到金属上时，可以释放电子，电子发射情况只和波长充足联系，和强度不存在多大关系。爱因斯坦正确解释光电效应，1921年获得诺奖。量子力学对于电磁波的叙述：电磁波是光子的统计效应。光子的能量子数对于电磁波电场分量，频率量对应于磁场分量。按照此种理论，每颗光子存在固定的能量，像每玻璃球有固定大小。

假如有一堆的玻璃球装在一个袋子里，怎样每次恰好挤出一个？按照生活常识，逻辑是这样的：控制出口的大小，恰好通过一个，挤出一个以后，立刻关闭出口。发射一个光子，也可以这样做。让发射光子的机器，输出一个光子的能量。

光子能量取决于波长或频率，光以光速传播，用波长的频率来描述。光子能量通过普朗克方程：E=h*c/λ=h*f计算到。E是光子能量，h是普朗克常数，c为光速，λ是波长，f是频率，普朗克常数6.6261×1034焦耳的能量。一个光子能是很小，普朗克常数小。波长为520nm的一个光子能量计算得到为2.38ev。一个光子能量小，尺度也小，增加困难程度。

挤出玻璃球时，肉眼可以看到，发射光子时，没有办法看到，不可能用束光观察光。发射光子时，先控制时间发射能量，得到一个光子的能量。也用波长控制，是等价的。

Answer 2

我个人的方法是 :
一、光源发生器
1、用一对±光电子，分别在电场中同向加速；
2、加速后以一定的夹角同向相遇，相遇后得到180°反向的两个光子；
3、 在其中一边设置检测仪
只要检测到单光子，另一边就一定有一个单光子发射出来。
4、经过电场加速的光电子，能得到高频的光子，能有效降低光子在传输过程中的衰减，增加量子通信的稳定、可靠、高效。
5、用多源发射的办法，也可以降低自由空间和光纤造成的衰减。